Introduction des types de données algébriques pour C99

Datatype99

Une bibliothèque qui fournit des types de données algébriques sûrs et intuitifs, avec prise en charge du pattern matching exhaustif et de la résilience à la compilation. Elle est implémentée en pur C99, sans nécessiter d’outils externes.

Principales caractéristiques

• Sûreté des types : les variations de type inappropriées, le pattern matching incomplet et les accès à des champs invalides sont détectés à la compilation.
• Portabilité : un simple compilateur C99 conforme au standard suffit. Aucune bibliothèque standard, fonctionnalité spécifique à un compilateur ou à une plateforme, ni VLA n’est nécessaire.
• Prévisibilité : une sémantique formelle de génération de code est définie, ce qui garantit que le layout de données généré reste toujours identique.
• Erreurs faciles à comprendre : robuste face au code incorrect.
• Éprouvé en production : utilisé dans OpenIPC pour développer des logiciels de streaming temps réel pour caméras IP. Cela inclut une implémentation de RTSP 1.0 et environ 50 000 lignes de code propriétaire.

Installation

• Datatype99 se compose d’un fichier d’en-tête unique datatype99.h et d’une dépendance, Metalang99.
• Si vous utilisez CMake, il est recommandé de le récupérer via FetchContent.
• Si nécessaire, il est possible d’utiliser des en-têtes précompilés afin de réduire le temps de compilation.

Utilisation

• Datatype99 n’est qu’un simple sucre syntaxique pour les unions taguées. C’est plus sûr et plus concis.
• Exemple d’arbre binaire :
  • En C pur, il faut implémenter cela avec des structures, des unions et des énumérations.
  • Avec Datatype99, une simple invocation de la macro datatype suffit pour la définition.
  • Le pattern matching permet aussi de calculer facilement la somme de l’arbre.
    • Sûreté à la compilation : si l’on accède à une liaison d’une variante incorrecte, une erreur de compilation se produit.
    • Flexibilité : les liaisons sont de type pointeur, donc elles peuvent être modifiées, puis déréférencées pour obtenir la valeur.
  • Les fonctions constructrices de variantes sont générées automatiquement.
• Brève explication du pattern matching :
  • Le cas par défaut se fait avec otherwise.
  • Pour ignorer une liaison, on utilise _.
  • Dans of et ifLet, l’utilisation de break/continue au niveau supérieur est interdite. Utiliser des labels goto.

Syntaxe et sémantique

• Une définition de la grammaire EBNF et une explication de la sémantique sont fournies.
• Dans le fichier d’en-tête de la bibliothèque, il est recommandé d’utiliser les versions postfixées des macros.

Type unité

• Fourni via UnitT99 et unit_v99.

L’avis de GN⁺

• Datatype99 semble offrir un gros avantage en permettant d’utiliser des types de données algébriques en C de manière sûre et simple. Il paraît aussi facile à intégrer dans une base de code C existante.
• En revanche, en C++, certaines parties semblent faire doublon avec des fonctionnalités natives du langage comme les templates ou constexpr. L’intérêt peut donc être moindre qu’en C.
• La garantie de sûreté à la compilation est un atout majeur, mais cela semble plus difficile à exploiter dans les cas où le type de données change dynamiquement. C’est une limite du typage statique.
• Pour un petit projet, une implémentation manuelle peut suffire, mais à mesure que la base de code grandit, une bibliothèque comme Datatype99 semble pouvoir aider en termes de productivité et de fiabilité.
• Parmi les bibliothèques offrant des fonctionnalités similaires, on peut citer LibADT, Kitsune et P99.